固相微萃取-气相色谱质谱法测定水环境酚类化合物

杨 龙，裴松松

（莒县环境监测站，山东 日照 276500）

酚类化合物是重要的化工原料，具有亚急性和慢性毒性、致畸性、致突变性、致癌性，进入水环境后除对人体的伤害外，还可影响鱼类和微生物的生长。因此，有必要建立固相微萃取-气相色谱质谱法，快速测定水环境中酚类化合物[1]。

1 试验仪器与试剂

1.1 仪器

一是气相色谱质谱联用仪，型号为Agilent 7890A/5975C，采用电子轰击（EI）源，使用固相微萃取（SPME）专用进样口衬管（内径0.75 mm）。二是固相微萃取装置，包括涂有聚丙烯酸盐（PA，涂层厚85 μm）的萃取头及手柄、SPME 取样台。萃取头使用前在280 ℃温度下老化2 h。三是数显恒温水浴埚，带磁力搅拌功能。四是毛细管合相色谱质谱柱，型号为DB-5MS，规格为30 m（长）×0.25 mm（内径）×0.25 μm（膜厚）。使用前需要老化，在流速1.0 mL/min 的氦气流条件下，炉温为50 ℃，保持1 h，然后通过程序升温（速率1～3 ℃/min）升到320 ℃，老化6 h。五是天平，精密度为0.1 g。六是样品瓶，采用容量500 mL 的棕色具塞磨口玻璃瓶和容量22 mL 的顶空样品瓶，后者带铝盖和聚四氟乙烯硅橡胶垫[2]。

1.2 试剂

一是甲醇，为农残级。二是氯化钠，400 ℃温度下烘烤6 h，冷却后于干燥器中保存。三是酚类化合物标准储备液。EPA-604 混标储备液（11 种酚类化合物）的浓度为500～2 500 μg/mL，溶剂为甲醇；间甲酚标准储备液浓度为1 000 μg/mL，溶剂为甲醇。四是酚类化合物标准使用溶液。分别取EPA-604 混标储备液100 μL、间甲酚标准储备液200 μL，置于事先装有少量甲醇的2.0 mL 容量瓶中，定容，混匀，配制成酚类混合标准使用液，酚类化合物含量为25～125 μg/mL，将标准使用液转移到2.0 mL 棕色色谱样品瓶中，在冰箱内（4 ℃）保存[3]。五是气相色谱质谱法（GC/MS）调谐标准溶液。采用十氟三苯基磷（DFTPP）质量浓度为50 ng/μL 的二氯甲烷溶液[4]。

2 试验流程

2.1 仪器分析条件

2.1.1 色谱条件

载气流速为1.0 mL/min。色谱柱温度为35 ℃（保持5 min），以8 ℃/min 的速率升温到230 ℃（保持0 min），以25 ℃/min 的速率升温到280 ℃（保持1 min）。进样口温度为280 ℃，采用分流/不分流毛细管柱进样口，采用分流进样，分流比为2∶1。

2.1.2 质谱条件

离子源为EI 源。接口温度为280 ℃，离子源温度为230 ℃，四极杆温度为150 ℃。离子化能量为70 eV。采用全扫描方式，扫描范围为45～450 amu。

2.2 校准

2.2.1 GC/MS 系统性能测试

运行开始时，以DFTPP 检查GC/MS 系统，即将体积1.0 μL 的GC/MS 调谐标准溶液注入GC，然后得到背景校正的DFTPP 质谱图。经确认，所有关键质量数均能达到表1 所列性能指标要求，否则需要重新进行GC/MS 系统调谐。从性能测试仪器参数来看，电子能量为70 eV，质量扫描范围为35～500 amu，扫描频次为每个峰至少扫描5 次，每次扫描时间不超过1 s。

表1 DFTPP 关键离子和离子丰度指标

2.2.2 初始工作曲线的绘制

准备5 个50 mL 容量瓶，分别称取5 份10.0 g 氯化钠溶于5 份蒸馏水（约40 mL）中。取一定量酚类化合物标准使用溶液加入上述容量瓶中，加蒸馏水定容，制备至少5 个点的酚类化合物标准系列[5]。其中，苯酚、2,4-二甲酚、2-氯酚、2,4-二氯酚的质量浓度为1.0 μg/L、2.5 μg/L、10.0 μg/L、25.0 μg/L、50.0 μg/L；间甲酚的质量浓度为4.0 μg/L、10.0 μg/L、40.0 μg/L、100.0 μg/L、200.0 μg/L；2,4,6-三氯酚的质量浓度为0.3 μg/L、0.75 μg/L、3.0 μg/L、7.5 μg/L、30.0 μg/L；对氯间甲酚、五氯酚的质量浓度为0.5 μg/L、1.25 μg/L、5.0 μg/L、12.5 μg/L、25.0 μg/L；4-硝基酚的质量浓度为5.0 μg/L、12.5 μg/L、50.0 μg/L、125.0 μg/L、250.0 μg/L。

取上述酚类化合物标准系列溶液20 mL，将其加入22 mL 顶空瓶中，加入搅拌子1 个，盖上橡胶垫，加铝盖密封。将顶空瓶放于50 ℃恒温水浴锅中，插入涂有聚丙烯酸盐的萃取头，并使涂层浸入水样，然后进行高速磁力搅拌。萃取30 min 后，取出针头，在气相色谱进样口于280 ℃温度下脱附30 min，进入气相色谱质谱联用仪进行分析。以定量离子峰面积响应为纵坐标、浓度为横坐标，绘制酚类化合物工作曲线。工作曲线的相关系数要大于0.995。各酚类化合物的特征离子荷质比如表2 所示。

表2 酚类化合物的特征离子荷质比

2.2.3 样品分析

中间浓度检验应急事故发生时，因时间紧迫，无法重新建立工作曲线。在开展样品分析时，可进行曲线中间浓度点检验，曲线中间浓度测定值与初始曲线测定值的相对偏差应不大于20%，否则应重新绘制工作曲线。采用固相微萃取方式进样。

2.3 结果计算及表示

2.3.1 定性结果

根据标准总离子流色谱图中各组分保留时间和扣除背景后的样品质谱图与标准质谱图中的特征离子的比较结果，确定被测试样中出现的酚类化合物组分的数目和名称。

2.3.2 定量结果

用外标曲线法定量，根据定量离子的峰面积响应，在工作曲线上直接查出水样中各酚类化合物的质量浓度，或根据其色谱峰面积，采用式（1）进行计算。

式中：ρi为酚类化合物的质量浓度，μg/L；Ai为定量离子的峰面积；bi为工作曲线的截距；ai为工作曲线的斜率。

3 方法的检出限、精密度与准确度

3.1 方法检出限

当萃取水样体积为20 mL 时，采用浸入式固相微萃取法测定酚类化合物的检出限和测定下限。取7 个质量浓度为1.0～5.0 μg/L 的酚类化合物空白加标水样进行测定，计算出酚类化合物各自的标准偏差S，则方法检出限为3.143S，二者单位均为μg/L。

3.2 方法精密度和准确度

按本方法确定的分析测定条件及步骤，对质量浓度50～25.0 μg/L 的酚类化合物加标水样进行精密度测定，重复测定6 次，相对标准偏差为6.0%～19.3%。选取不同质量浓度（高、中、低）的酚类化合物重复进行3 次水样加标测定，加标回收率为100%±50%，其中低质量浓度的加标回收率相对较低，如表3 所示。

表3 方法的精密度和准确度

4 结论

针对水环境污染事件应急监测中酚类化合物的测定，本文建立了固相微萃取-气相色谱质谱法。本方法通过石英纤维表面的固相涂层对水样中的酚类进行萃取、分离和富集，集取样、萃取、富集于一体，操作简便、快速，单个样品的前处理时间仅为30 min。此外，本研究通过气相色谱质谱法对酚类化合物进行结构判断，增加了定性准确度。